<<
>>

§ 8. Энергоемкость отходов и ее использование

Растения, городские отходы, отходы сельского хозяйства, будучи биомассой, занимают все более заметное место в качестве дополнительного, экологически чистого, постоянно возобновляемого источника энергии.

Внимание, уделяемое в последние годы потенциальной энергии отходов, связано как с постоянно расту-

щим дефицитом ископаемых топлив, угля, нефти, природного газа, так и с поисками им замены.

Интенсификация промышленного и сельскохозяйственного производства, а также дальнейшая урбанизация неизбежно приведут к тому, что количество разнообразных органических отходов в ближайшие десятилетия резко увеличится. А это значит: нужно будет принимать неотложные меры по их утилизации. Переработка отходов, т. е. биомассы, позволит, таким образом, в определенной степени решить и экологическую, и энергетическую проблемы.

По предварительным подсчетам, только из отходов, производимых ежегодно в бывших странах СНГ, перевозка которых не требует значительных затрат, можно добывать биогаз в количестве, эквивалентном 100 млн условных тонн. И кроме того, получать 150-160 млн т высококачественных органоминеральных удобрений, содержащих 6,25 млн т азота, 3 млн т фосфора и 7,5 млн т оксида калия в виде минеральных солей, легко усваиваемых растениями. Следовательно, при переработке биомассы решается и еще одна проблема — продовольственная.

Получение биогаза весьма перспективно. Его можно использовать как топливо в энергоустановках, в двигателях внутренне

го сгорания, в котлах, а также в качестве сырья для производства белковых концентратов. Кроме того, утилизируя стоки, животноводы решают и экологические проблемы.

Подавая биогаз на электростанцию, можно выработать электроэнергию потребительского напряжения.

В качестве электростанции используются, например, два агрегата АПЭС-14 (газовый дизельгенератор). На базе таких агрегатов, а также другой мощности опытным заводом ВНИИ газа выпускаются блочные автоматизированные электростанции мощностью 3,5 (однофазная система), 7 и 14 кВт (трехфазная система). За рубежом ведутся исследования по созданию низкотемпературных генераторов на биохимическом электролите. Их КПД оценивается на уровне 80-85 °С (теоретически до 95 %). Генераторы могут работать на природном газе (в том числе на нефтяном), на сбросных газах нефтеперерабатывающих заводов, получаемых в результате дегазации угольных пластов, на биогазе, получаемом в процессе переработки сельскохозяйственных отходов и др.

В настоящее время за рубежом газ, образуемый на свалках, все чаще рассматривают как альтернативный источник энергии; в США его добыча считается коммерчески выгодной. В Германии системы экстракции биогаза и его переработки действуют на 35 полигонах ТБО, в Великобритании — на 25. Во многих развитых странах биогаз улавливается и обезвреживается из чисто экологических соображений.

Использование биогаза — относительно экологически чистого вида топлива — получает все более широкое распространение в различных странах мира. В КНР в 70-е годы было установлено более 6 млн устройств для получения газа из бытовых отходов, в 60-е годы ежегодно вводилось в эксплуатацию до 500 тыс. таких устройств.

Из каждой тонны отходов образуется до 250 м3 биогаза, в составе которого 50-60 % составляет метан, 30-45 % С02, 1-2 % — H2S и около 1-2 % — соединения азота и водорода, кислорода и других (всего 32 компонента). В результате очистки от примесей и осушения теплота сгорания биогаза может достигать 80 % природного газа и довольно эффективно использоваться в качестве топлива. Однако для достижения таких показателей требуются предварительное отделение ТБО от негорючих материалов, оборудование подземного резервуара, создающего анаэробные условия, обеспечение условий ферментативного разложения.

При использовании биогаза в энергетических целях следует учитывать, что КПД его сжигания быстро падает по мере удаления от места его производства. Поэтому, как считают специалисты, биогаз — вполне перспективное топливо только для местных потребителей.

Гидролиз и сбраживание ТБО. Эксперименты по получению промышленного этилового спирта (этанола) из целлюлозы, содержащейся в ТБО, проводились в США и Великобритании. Этанол получают превращением целлюлозы в сахар с последующим его распадом под действием кислоты. Но создание такого завода не позволит пока отказаться от складирования отходов, образовавшихся при утилизации, так как шлам завода, перерабатывающего 250 т/сутки ТБО, составляет 200 т/сутки.

Отходы как топливо. Содержание в отходах органического вещества позволяет использовать их непосредственно как топливо, хотя и низкокалорийное. Тем не менее, одна тонна мусора, по разным оценкам, эквивалентна 200-280 кг угля или 150 кг мазута.

На рис. 10.10 показана работающая на мусоре электростанция в Балтиморе (штат Мэриленд), введенная в эксплуатацию в 1984 г. Здесь можно сжигать 2000 т отходов в сутки. Получаемый пар приводит в действие генератор мощностью 60 тыс. кВт, вырабатывающий электроэнергию, достаточную для 60 тыс.

Рис. 10.10. Электростанция, работающая на ТБО (США)

жилых домов. Загрязнение воздуха отработанными газами предотвращается электрофильтрами. Недостатком этого способа можно считать то, что получение из отходов электроэнергии не позволяет их ни рециклизировать, ни компостировать.

Предусмотрено, что самые денные материалы, содержащиеся в отходах, — железо и алюминий — извлекаются из золы. Сама зола не подвержена ни разложению, ни усадке, ее можно использовать в качестве наполнителя при строительстве дорог, насыпей и т. д.

Брикетирование и грануляция ТБО. Эта технология направлена на производство из ТБО твердого топлива с последующим сжиганием в отопительный сезон.

В результате предварительного отбора и высушивания органической фракции ТБО теплота сгорания таких гранул и брикетов возрастает в 2 раза, полученное топливо хранится длительно время, транспортируется. По сравнению с непереработанным мусором зольность и влажность такого топлива существенно сокращается, меньшее включение металлических фракций приводит к уменьшению токсичности. Такая установка многие годы успешно работает в Донкастере (Великобритания), производя 350 тыс. т гранулята в год. В Японии гранулы размером 2,5 мм, произведенные из ТБО с использованием армирующей нити, используются при производстве строительных материалов, бетона или раствора, причем гранулы смешиваются с золой или шлаком.

Пиролиз, или высокотемпературное разложение ТБО. Технологии на основе пиролиза — активно развивающийся в последнее время способ переработки ТБО, направленный на получение из них максимального количества газа и нефтеподобных жидких продуктов. Пиролиз — высокоэффективное обезвреживание отходов и их энергетическое использование в качестве топлива и сырья для химической промышленности, что в целом способствует сокращению выбросов в атмосферу.

Установки пиролиза могут различаться по способу подвода тепла: тепло может подаваться путем сжигания дополнительного жидкого или газообразного топлива; подача ограниченного количества кислорода; подача предварительно подогретого топлива.

Важное достоинство таких установок — их способность перерабатывать пластмассу и резину. Кроме пиролитического масла и черных металлов, товарными продуктами пиролиза могут быть

стекло и алюминий. Таким образом, при пиролизе объем отходов уменьшается на 90 %, достигается последовательное использование продуктов пиролиза. Низкие значения выбросов в атмосферу позволяют размещать установки пиролиза ТБО в городской черте.

В Швеции 2,7 % электроэнергии производится за счет сжигания ТБО, аналогично обеспечивается 5 % энергии Брюсселя.

<< | >>
Источник: Под ред. проф. В. В. Денисова. Экология города: Учебное пособие. 2008

Еще по теме § 8. Энергоемкость отходов и ее использование:

  1. 3.1 Рефлексивно - ценностный анализ концепции устойчивого развития
  2. 3.1 Рефлексивно - ценностный анализ концепции устойчивого развития
  3. 3.3. Анализ и управление затратами и себестоимостью продукции
  4. АЛЮМИНИЙ из отходов городского ХОЗЯЙСТВА
  5. АЛЮМИНИЯ ФТОРИД ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ МЕТОДОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
  6. Общая характеристика
  7. ОСНОВЫ ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНИРОВАНИЯ
  8. Акционерное общество ABB Calor Emag Schaltanlagen AG (АСЕ)
  9. 5.2. Безотходные и малоотходные производства
  10. Лесохимический комплекс
  11. § 8. Энергоемкость отходов и ее использование
  12. Энергетика
  13. Сточные воды животноводческих комплексов
  14. Альтернативные пути энергетического использования отходов
  15. ПРОЧИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯОТХОДОВ СТЕКЛА
  16. 3.7. Характеристика бетонов
  17. 6.2.Размещение и развитие хозяйственных комплексов.
  18. 7.1. Химическая промышленность
  19. Тема 1.2. Закономерности, принципы и факторы размещения производительных сил (РПС)